泵或风机并联运行偶合器同步调速控制方法研究董泳，王蠢，闫国军（哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨150001）率应用领域采用偶合器调速是-类适宜的调节方式，在分析偶合器调节特性的基础上给出了1种实用的同步调速控制方法。

　　5：A文章编号：1002*6339 1前言火力发电厂的一些主要泵与风机，如锅炉给水泵、锅炉送风机、引风机，炼钢工程转炉除尘系统风机等大功率应用场合，广泛采用两台或两台以上并联运行方式，其主要目的是大所输送的流量，实现流量调节，满足系统可靠运行等工艺流程要求。为了节省一次性投资，以往多采用调速泵（风机）与恒速泵（风机）并联运行的方式。

　　变速调节运行较节流调节具有良好的经济性，目前采用较多的有变频调速及液力调速两种方式：变频器作为电气传动中高技术含量的电力电子产品，在中小功率领域己占绝对优势；而在大功率应用场合，特别是在上千千瓦的功率等级，调速型液力偶合器以其可贵的传动品质、易于实现无级调速的双重优越性，显示出优良的性能/价格比，在大功率应用领域，则是一类可靠性高、低投资的运行方式。

　　2泵与风机并联非同步转速运行工作特性所示的为某种工业应用场合风机并联运行系统，工艺流程要求根据除尘量的大小，对风机进行相应的变速调节。类似的泵或风机并联运行使用的实例中，具有不稳定上升段的H―q（扬程一流量）或p―q（全压一流量）曲线的泵或风机并联运行时，即使泵或风机的性能完全相同，也可能出现所谓的“抢水”或“抢风”现象〔2〕。具有这样性能曲线的泵或风机还会产生必须避免的“喘振”现象，否则导致系统的振动，不能保证稳定运行。

　　对于具有平坦的特性曲线的泵或风机的并联运行，变速时若不能保持各泵（风机）的转速一致，一方面也可能会产生上述现象，另一方面的主要问题则是运行的不经济，甚至起不到加流量的效果。

　　给出同型号的两台通风机在不同转速下并联运行的总性能曲线与管网的联合工作情况，对应两台风机的转速分别为ne和《2，且有2.曲线I为额定转速ne下的性能曲线，另一台风机工作在转速《2下的性能曲线则可通过比例定律得到。

　　1风机工作点B2风机工作点为C.此时情况可能是1风机效率较高，2风机则工作效率较低，长期运行，显然不经济，能耗加。风机的选型与匹配应遵循其效率为*高对应的流量作为设计流量的方法来确定。

　　管网阻力加为R'，工况点为D，与高转速风机压力曲线也交于D点，低转速风机不起作用，还要额外消耗功率。

　　（3）管网阻力再加为R"，并联运行工况点为E，而F为R"与高转速风机的单独使用工况点，显然qE　　联运行特性曲线，在合理匹配计算的情况下，则可避免出现上述问题。

　　由以上分析可知，采用泵或风机的并联运行方式，保证并联的泵或风机同步转速运行，可以得到更好的运行效果。

　　3偶合器同步调速的实现目前工业应用较为广泛的是采用勺管的出口调节式调速型液力偶合器，此种偶合器结构紧凑、操作简便、运转精度高、调速反应快，适用于高转速、大功率、要求快速调节的场合，广泛应用在风机、水泵和大型带式输送机等设备上〔34〕。

　　勺管的拖动米用电动执行机构，4电流信号驱动，勺管位置开度的变化导致偶合器工作腔充液量的改变，偶合器的输出特性亦随之改变。在涡轮负载特性一定的情况下，得到不同的工况点，对应不同的涡轮输出转速，从而实现转速的无级调节。

　　亦即给定多大的电流，则有与之对应的涡轮转速。

　　给出了几种型号的调速型液力偶合器的调节特性，iTB为涡轮、泵轮转速比，S为偶合器的对应输入量，米用勺管则为勺管的相对开度。可以看出，一定范围内有良好的线性，在大调节量时则趋于饱和特性。

　　采用开环的同步调速控制方法，即使是同一型号的调速型液力偶合器，由于其加工、装配工艺过程中的差异，也会产生相对充液量的差异；或者现场环境因素（如工作油液的冷却效果）等因素的影响，会使调节特性有所差异，也就是说即使保证勺管在同一开度，涡轮输出转速也会有所差异，同步运行的转速差异一般要控制在3 5%以内，要保证同步调速的控制精度，采用闭环反馈控制是一个可行的方案。

　　PID（比例一积分一微分）控制仍然是目前过程控制应用*广泛的基本控制方式，按PID控制进行工作的自动调节器早己商品化，如市场上常见的PID自整定控制仪，应用己很成熟，PID控制具有原理简单、使用方便、适应性、鲁棒性强的特点。鉴于偶合器内部流动的复杂性，难以建立其精确的数学模型，对此类调控对象，采用PID控制是比较合适的。

　　采用外给定PID控制仪实现偶合器同步调速控制的原理如所示。

　　考虑到偶合器固有的非线性，开环控制无大影响，闭环控制则使系统PID参数难以整定，使系统的响应及控制精度也难以保证，回路中加入的可变函数发生器用于非线性的校正〔5.系统的设计应保证同步调速投入前，两台偶合器具有同样的初始状态，比如勺管都处于全关闭状态（开度为0）。另外，为保证调速过程两台偶合器涡轮输出转速的尽量一致，要使两台PID控制仪同步投入工作。当然我们更关心的是*终控制转速是否达到精度范围内，采用现有的控制手段，针对实际应用整定合适的PID控制参数，可以保证调节的响应与过渡过程，控制的精度基本一致。

　　给出上述控制实现的电气原理图，图中的PLC主机与扩展模块实现函数发生器的功能，系统初始上电，则输出4mA，使勺管归零，远控接点信号（YKZ1、YKZ2）由同步操作器送出两对，使两台PID控制仪同时投入工作。

　　同步转速控制原理转速控制仪供电原理4偶合器调速过程动态响应。从中可看出，涡轮附近温度*高为84°c，因此在气动阀的安装位置温度不会超过阀的耐受温度。

　　3.22振动对执行机构的影响在试验阶段，由于执行机构的位移反馈信号由电感电压式弹簧自回位式传感器测量，发动机的振动引起传感器探头的共振，当振荡幅度超过控制器的调节死区（*0.1mm）时，会导致执行机构在目标值附近小幅（*0.）振荡，引起快速开关阀动作，耗气量加。因此，在实际应用中应对位移信号进行滤波处理，在满足调节精度要求的情况下适当加大控制死区。另外，由于此种类型传感器，价格较高，体积大，在实际应用中，为了降低成本和适合安装空间，须采用体积较小的位移测量传感器，如高性能的滑动变阻器式位移传感器。

　　4结论鉴于大部分重型车和大型客车上都具有刹车气源，本文开发了一套基于PWM调节方式的可变几何涡轮压器可调喷嘴气动执行机构并进行了台架试验研究。该气动执行机构以带放气阀压器所用单膜片式气缸为基础，通过控制进出气缸的空气流量来连续调节可调喷嘴的开度而无需连续放掉一部分气体，具有动作灵活、耗气量小、可靠性高的优点。

　　台架测试试验表明，该气动执行机构能够耐受车用变几何涡轮压器所处的恶劣工作环境，经进一步实用化设计后，具有良好的应用前景。